8/04/2016

Dott. Agr. Alberto Peyron Dott. For. Massimiliano Biason

Le specie vegetali

nei sistemi di fitodepurazione

Meccanismi di rimozione degli inquinanti

• Le aree umide rappresentano sistemi molto complessi che separano e trasformano le sostanze inquinanti utilizzando processi fisici, chimici e biologici.

• I due meccanismi principali a cui si può attribuire la capacità di

autodepurazione di una area umida sono la separazione della fase solida da quella liquida e la trasformazione delle sostanze presenti nell’acqua.

• Tra i processi principali vi sono:

Sedimentazione Adsorbimento Assorbimento degradazione

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Le piante acquatiche svolgono una duplice azione:

1) filtro ed azione fisica:

Riduzione del volume del refluo attraverso la traspirazione fogliare, l’utilizzo di fitonutrienti e di elementi tossici per assorbimento radicale.

2) supporto per la popolazione microbica:

Piante acquatiche ( es. Phragmites spp. e Typha spp.) hanno sviluppato nel tempo particolari tessuti interni, gli aerenchimi, che consentono il trasporto dell’ossigeno dalle parti aeree alla rizosfera, garantendo l’instaurarsi di microzone aerobiche in un ambiente anaerobico.

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L’azione delle piante

La compresenza di condizioni aerobiche, anaerobiche consente lo sviluppo di microrganismi capaci di ossidare la sostanza organica e consentire l’ammonificazione, la nitrificazione e la denitrificazione dell’azoto eliminando questi elementi dalle acque reflue.

Meccanismi di distribuzione dell’ossigeno a livello radicale in alcune piante elofite.

L’azione delle piante

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Fig. 1: Diffusione di ossigeno a livello radicale piante elofite (ISPRA, 2012).

Meccanismi di distribuzione dell’ossigeno a livello radicale in alcune piante elofite.

L’azione delle piante: ciclo dell’azoto

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NH4

Mineralizzazione: trasformazione dalla forma organica dell’azoto (ammoniaca) alla forma inorganica per ossidoriduzione

Nitrificazione: ossidazione biologica dell’ammonio a nitrato (ambiente aerobico) N02 NITROBACTER

N03

Fig. 2: Parte del ciclo dell’azoto a carico dei batteri simbionti delle macrofite

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Le azioni compiute dalla vegetazione nei sistemi di fitodepurazione possono essere così riassunte:

L’azione delle piante

Tab. 1: Azioni della vegetazione nella depurazione delle acque (ISPRA, 2012).

• Le macrofite acquatiche ”sono un gruppo definito su base ecologico-funzionale che comprende numerosi taxa vegetali macroscopicamente visibili e rinvenibili sia in prossimità sia all'interno di acque dolci superficiali (lotiche e lentiche)” CISBA.

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L’azione delle piante

Fig. 3: Classificazione delle vegetazione delle aree umide.

• Elofite o macrofite radicate emergenti: specie caratterizzate da foglie, fusto e organi riproduttivi emersi e da un esteso apparato radicale, spesso di tipo rizomatoso, adatto a crescere su terreni saturi o completamente sommersi grazie al parenchima aerifero molto sviluppato che permette il trasporto dell’ossigeno dalle foglie fino alle radici e ai rizomi.

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Fig. 4: Culmo e rizoma di Phragmites australis.

Le macrofite

• Elofite o macrofite radicate emergenti:

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Fig. 5: Sezione rizoma di Phragmites australis (Avinoam Danin, 2008).

Le macrofite

• Idrofite: piante con radici che penetrano nel substrato, vivono totalmente sommerse (idrofite sommerse) o ancorate al fondo e fluttuanti, emergenti dalla superficie solo con i fiori e talvolta con foglie galleggianti.

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IDROFITE SOMMERSE

Fig. 6: Elodea canadensis.

IDROFITE FLOTTANTI

Fig.7 Nymphaea alba

Le macrofite

• Pleustofite: specie vegetali non ancorate al substrato, natanti, fluttuanti sulla superficie dell’acqua. Dotate di elevata produttività e di e capacità di assorbimento dei nutrienti.

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Fig. 8: Hydrocharis morsus - ranae Fig. 9: Lemna spp.

Le macrofite

fitodepurazione Sistemi di

fitodepurazione

Flusso sommerso Flusso sommerso

Orizzontale

Verticale Flusso Flusso

superficiale o libero

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Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione

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•Vasche impermeabilizzate e riempite con inerti (es. ghiaie, sabbia) in cui si sviluppano le radici delle macrofite emergenti (elofite). •Flusso d’acqua costante attraverso il materiale di riempimento (pendenza 1%). •Il refluo attraversa il materiale di riempimento e viene in contatto con la rizosfera delle macrofite, la sostanza organica e azotata in esso contenuta viene degradata dall’azione microbica • fosforo e metalli pesanti vengono fissati per adsorbimento sul materiale di riempimento.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso orizzontale

Fig. 10: Schema impianto a flusso sommerso orizzontale (ISPRA, 2012).

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•Vasche impermeabilizzate e riempite con inerti (es. ghiaie, sabbia) in cui si sviluppano le radici delle macrofite emergenti (elofite). •il refluo da trattare viene immesso nelle vasche in modo discontinuo e scorre in direzione prevalentemente verticale.

•inerte a granulometria più fine per consentire una lenta percolazione delle acque e e distribuzione omogenea. • Maggiore areazione del substrato e conseguente incremento dei processi aerobici come la rimozione della sostanza organica e la nitrificazione.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso verticale

Fig. 11: Schema impianto a flusso sommerso verticale (ISPRA, 2012).

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•Macrofite radicate emergenti (elofite) •Parziale sommersione del fusto, foglie e fiori emergenti dall’acqua. •Suoli parzialmente o completamente saturi.

Nome Descrizione Aspetto

Cannuccia di palude (Phragmites australis o communis)

Specie erbacea, perenne, rizomatosa; H 4 m. Foglie opposte, ampie e laminari, lunghe15-60 cm, larghe 1 - 6 cm, glabre, verdi o glauche. Pannocchia Bruno - violaceo, fino a 40 cm. Germoglia a marzo e fiorisce a luglio.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso

Da ISPRA, 2012

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Nome Descrizione Aspetto

Mazzasorda o Mazza di tamburo (Typha latifolia)

Specie erbacea, H 2,5 m. Infiorescenze femminili formate da migliaia di piccolissimi fiori di colore bruno circondati da peli.Spighe cilindriche marroni lunghe fino a 30 cm.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso

•Macrofite radicate emergenti (elofite) •Parziale sommersione del fusto, foglie e fiori emergenti dall’acqua. •Suoli parzialmente o completamente saturi.

Da ISPRA, 2012

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Nome Descrizione Aspetto

Mazzasorda (Typha minima)

Specie erbacea alta 30 - 80 cm. Foglie lineari, canalicolate, lunghe e strette (1-3 mm). Fioritura maggio-giugno.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso

•Macrofite radicate emergenti (elofite) •Parziale sommersione del fusto, foglie e fiori emergenti dall’acqua. •Suoli parzialmente o completamente saturi.

Da ISPRA, 2012

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Nome Descrizione Aspetto

Giunco (Juncus spp)

Specie erbacea perenne, rizomatosa.H 1-1,5 m. Fusti verdi, privi di foglie o con foglie avvolte intorno al fusto.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso

•Macrofite radicate emergenti (elofite) •Parziale sommersione del fusto, foglie e fiori emergenti dall’acqua. •Suoli parzialmente o completamente saturi.

Da ISPRA, 2012

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Lungo il perimetro del letto è possibile prevedere la piantumazione di Iris pseudacorus con il fine di conferire un migliore aspetto estetico ornamentale.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso sommerso

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1) Semina diretta: Tempi lunghi di crescita e della relativa copertura vegetale per questo

generalmente sconsigliata. Tra aprile e maggio semina a mano eseguita con 7-10 semi/m2 su suolo nudo e umido e temperature tra 10 e 25 °C.

2) Piantagioni con sezioni di rizoma: Il rizoma (prelevato in riposo vegetativo) deve essere interrato a 45 ° rispetto al

piano di campagna lasciando un’estremità sporgente. Il rizoma germina con terreno presentante elevati e costanti valori di umidità. Messa a dimora in primavera con densità di impianto di 4 unita/m2

3) Piante in vaso: messa a dimora di piante cresciute in vaso, periodo di trapianto consigliato maggio – giugno.

da Bresciani 2013

Piantumazione nei sistemi di fitodepurazione a flusso sommerso es. Phragmites australis

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4) Prelievo in natura: asporto delle piante con zolla da zone stabilmente vegetate

collocando la zolla direttamente nella buca

5) Piantagioni di culmi di canne: culmi giovani con 4 – 5 foglie messi a dimora in gruppi di 3 – 5 culmi per buca per metà della loro lunghezza, distanza tra i culmi 25 – 30 cm.

Piantumazione nei sistemi di fitodepurazione a flusso sommerso es. Phragmites australis

da Bresciani 2013

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• Profondità diverse e diversificazione delle tipologie vegetali (elofite, idrofite e pleustofite) ovvero piante con parte del fusto sommerso , piante completamente sommerse e galleggianti non radicate al substrato.

•Bacini o canali con tirante idrico di 0,3- 0,6 m. •Sistema che maggiormente richiama i processi di autodepurazione delle zone umide.

Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione Flusso libero

Fig. 11: Schema impianto a flusso libero (ISPRA, 2012).

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Le macrofite nei sistemi di fitodepurazione

Tab. 2: Macrofite comunemente utilizzate nei sistemi di fitodepurazione (ISPRA, 2012)

ISPRA, 2012. Guida Tecnica per la progettazione e gestione dei sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue urbane. Manuali e linee guida 81/21 ISPRA.

Bresciani R., Masi F., 2013. Manuale pratico di fitodepurazione. Terra Nuova Edizioni

Danin, A. & Naenny W., 2008. Contribution to the recognition of reeds by their rhizome anatomy. Fl. Medit. 18: 385-392. 2008.

Sitografia

CISBA http://www.cisba.eu/ macrofite acquatiche

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Bibliografia

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